馬 壯

（哈爾濱市建筑工程研究設(shè)計(jì)院， 黑龍江 哈爾濱 150080）

0 前言

隨著我國基本建設(shè)的快速發(fā)展，樁基礎(chǔ)被廣泛的應(yīng)用在建筑、橋梁、港口等建設(shè)中，在各種類型樁基礎(chǔ)的形式中,以混凝土灌注樁的使用最為廣泛,特別是大直徑樁基本上都采用混凝土灌注樁。目前，我國對(duì)混凝土灌注樁樁身完整性檢測(cè)的方法主要有聲波透射法、低應(yīng)變法、高應(yīng)變法和鉆芯法。其中以聲波透射法和低應(yīng)變法應(yīng)用最為廣泛。聲波透射法它能夠直觀、可靠地反應(yīng)基樁的密實(shí)度,準(zhǔn)確判定缺陷的性質(zhì)和位置；低應(yīng)變法對(duì)大直徑鉆孔灌注樁的檢測(cè)有一定的局限性,可能帶來檢測(cè)的不準(zhǔn)確。本文結(jié)合工程案例,利用聲波透射法和低應(yīng)變法的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比和互補(bǔ)分析，使檢測(cè)結(jié)果更為準(zhǔn)確。

1 聲波透射法基本原理及方法

1.1 聲波透射法基本原理

聲波透射法是利用聲波的透射原理對(duì)樁身混凝土介質(zhì)狀況進(jìn)行檢測(cè)，由超聲脈沖發(fā)射源在混凝土內(nèi)激發(fā)高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統(tǒng)記錄該脈沖波在混凝土內(nèi)傳播過程中表現(xiàn)的波動(dòng)特性；當(dāng)混凝土內(nèi)存在不連續(xù)或破損界面時(shí)，缺陷面形成波阻抗界面，波到達(dá)該界面時(shí)，產(chǎn)生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明顯降低；當(dāng)混凝土內(nèi)存在松散、蜂窩、孔洞等嚴(yán)重缺陷時(shí)，將產(chǎn)生波的散射和繞射；根據(jù)波的初至到達(dá)時(shí)間和波的能量衰減特性、頻率變化及波形畸變程度等特征，可以獲得測(cè)區(qū)范圍內(nèi)混凝土的密實(shí)度參數(shù)。測(cè)試記錄不同側(cè)面、不同高度上的超聲波動(dòng)特征，經(jīng)過處理分析就能判別測(cè)區(qū)內(nèi)部存在缺陷的性質(zhì)、大小及空間位置。

1.2 聲波透射法檢測(cè)方法

事先在檢測(cè)樁內(nèi)預(yù)埋若干根聲測(cè)管，作為聲波發(fā)射與接收換能器的檢測(cè)通道。檢測(cè)時(shí)聲測(cè)管中應(yīng)注滿清水作耦合劑。檢查聲測(cè)管暢通情況，換能器應(yīng)能在聲測(cè)管全程范圍內(nèi)正常升降。發(fā)射與接收聲波換能器應(yīng)通過深度標(biāo)志分別置于檢測(cè)面的聲測(cè)管中。聲波發(fā)射與接收換能器應(yīng)從樁底向上同步提升，儀器記錄聲波在聲測(cè)管組成的混凝土測(cè)面內(nèi)傳播的聲學(xué)特征。根據(jù)聲測(cè)線的聲時(shí)、聲速、波幅、主頻、實(shí)測(cè)波形等指標(biāo)進(jìn)行綜合判定。檢測(cè)中可根據(jù)發(fā)射、接收換能器的不同位置,分為平測(cè)、交叉斜測(cè)和扇形掃測(cè)三種測(cè)量方式。

2 低應(yīng)變法基本原理及方法

2.1 低應(yīng)變法基本原理

低應(yīng)變法是以一維線彈性桿件模型為理論基礎(chǔ)，采用瞬態(tài)沖擊方式，通過實(shí)測(cè)樁頂加速度或速度響應(yīng)時(shí)域曲線，籍一維波動(dòng)理論分析來判定基樁的樁身完整性。當(dāng)在樁頂施加一瞬時(shí)動(dòng)力沖擊后, 使樁中產(chǎn)生應(yīng)力波，彈性波沿著樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯波阻抗界面（如樁底、斷裂或離析、夾泥等部位）或樁身截面積變化（如縮頸或擴(kuò)徑）部位，將產(chǎn)生反射波，利用

特定的儀器設(shè)備經(jīng)接收、放大、濾波和數(shù)據(jù)處理，可識(shí)別來自樁身不同部位的反射信息。通過對(duì)反射信息進(jìn)行分析計(jì)算，來判斷樁身完整性，判定樁身缺陷的程度及其位置。

2.2 聲波透射法檢測(cè)方法

受檢樁樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量、截面尺寸應(yīng)與樁身設(shè)計(jì)條件基本等同。應(yīng)鑿去樁頂浮漿或松散、破損部分，露出堅(jiān)硬的混凝土表面。安裝傳感器，用力錘或力棒進(jìn)行豎向激振。

3 工程案例分析

某橋梁工程基礎(chǔ)采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁，1-1 號(hào)樁設(shè)計(jì)樁徑1200mm，設(shè)計(jì)樁長28m，混凝土強(qiáng)度C30，預(yù)埋3 根聲測(cè)管。分別采用聲波透射法和低應(yīng)變法對(duì)該樁進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。

低應(yīng)變法檢測(cè)曲線圖如圖1 所示，聲波透射法檢測(cè)波列圖如圖2 所示。通過聲波透射法檢測(cè)波列圖可以看出，該1-1 號(hào)樁各聲測(cè)剖面每個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲速、波幅均大于臨界值，

波形正常，屬于Ⅰ類樁；通過低應(yīng)變法檢測(cè)曲線圖可以看出，該1-1 號(hào)樁樁端反射較明顯，在距樁頂6.3m 處有輕微縮徑現(xiàn)象，混凝土波速處于正常范圍，屬于Ⅱ類樁。同一根樁用兩種方法判別樁身完整性出現(xiàn)兩種結(jié)果，分析原因可能是該樁在6.3m 處有缺陷，埋設(shè)聲測(cè)管的時(shí)候可能比較靠近樁中心，對(duì)輕微的縮徑現(xiàn)象檢測(cè)不是很明顯。

圖1 低應(yīng)變法檢測(cè)曲線圖

圖2 聲波透射法檢測(cè)波列圖

4 結(jié)論

聲波透射法和低應(yīng)變法檢測(cè)混凝土灌注樁樁身完整性有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。聲波透射法的優(yōu)點(diǎn)在于不受樁長、樁徑限制，預(yù)埋聲測(cè)管范圍內(nèi)都可以檢測(cè)，缺點(diǎn)在于小于0.6m的樁不宜采用該方法進(jìn)行檢測(cè)，需要預(yù)埋聲測(cè)管造價(jià)比較高、費(fèi)時(shí)和費(fèi)力，聲測(cè)管范圍外的部分無法進(jìn)行檢測(cè)；低應(yīng)變法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單方便、檢測(cè)成本低、檢測(cè)速度快和可隨機(jī)抽取，缺點(diǎn)在于對(duì)超長樁和大直徑樁的檢測(cè)有一定局限性，當(dāng)出現(xiàn)多處缺陷時(shí)缺陷類型很難判別，信號(hào)分析受影響因素比較多。通過對(duì)兩種檢測(cè)方法的對(duì)比分析和工程案例分析可知，它們都具有各自的優(yōu)點(diǎn)和檢測(cè)盲區(qū)，在以后的工程檢測(cè)中，特別的大直徑超長樁應(yīng)盡可能的同時(shí)用兩種以上的方法進(jìn)行檢測(cè)，相互對(duì)比分析。避免出現(xiàn)漏判、錯(cuò)判的事情發(fā)生。保證混凝土樁身完整性檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[1]《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ 106-2014 中國建筑工業(yè)出版社 2014 .

[2]《基樁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》 中國建筑工業(yè)出版社 2003.

[3]《公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》JTG/T F81-01-2004 人民交通出版社2004.